DCS控制系统在大型高炉上的应用

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1、DCS控制系统在大型高炉上的应用一、前言上钢一厂新建2500m3高炉已于1999年10月8日顺利点火投产，该高炉在自动化控制系统方面充分吸收了国内、国外的先进经验，无论在控制系统的构成上，在控制功能上，还是在系统操作水平上，都处于当今世界先进水平。二、工艺概况高炉年产生铁175万吨。有烧结矿槽5个，块矿槽5个，杂矿槽4个，小粒度矿槽及小块焦槽各1个，焦槽5个，采用小粒度矿回收技术。矿石和焦炭经中间料斗，经上料皮带机至炉顶。炉顶为串罐式无料钟炉顶，采用高压操作技术，炉顶压力通过减压阀组进行调节。煤气清洗采用一级重力除尘（DC）和两级文氏管（VS）湿式除尘。高炉有30个

2、风口，富氧、加湿送风，并采用了喷煤（PCI）技术。分南、北双出铁场，有3个出铁口，用260吨鱼雷式混铁车运输铁水。用英巴法处理水渣，南、北出铁场各设置一套水渣处理系统。有四座内燃式热风炉，采用燃烧余热回收技术，燃烧高炉煤气；送风方式有单炉送风、冷并联送风、热并联送风三种。三、自动化控制系统构成高炉采用美国西屋公司的WDPFIIPlus分布式控制系统（DCS）进行自动化控制。该控制系统具有以下特点：1、通用性强，开放性好，能兼容不同制造商的自动化设备（如AB公司PLC，遵从FF协议的智能仪表等）；并能通过TCP/IP协议与管理计算机实现通信。2、控制系统所特有的分布式

3、数据库结构，减少了集中式数据库所带来的风险，使用户能很容易地访问数据库。数据库中的每一点包含了该点的全部信息，只要该点在数据库中定义，整个系统均可访问它。3、与采用PLC+DCS结构形式的控制系统相比较，控制系统的分布式结构克服了电气和仪表专业分工明显，系统网络结构复杂，网络接口通信速度慢的缺点，使用户能更有效地利用系统资源，提高了系统的易维护性和控制的实时性，有利于实现三电一体化的目标。纳入控制系统控制的工艺范围包括：高炉矿石及焦炭储备及输送系统，上料系统，无料钟炉顶系统，高炉本体系统，出铁场系统，煤气清洗系统，热风炉系统，水渣系统，煤粉制备及喷吹系统，并预留了炉

4、顶余压发电（TRT）系统的控制设备。控制系统在系统功能上由两级组成。第一级为基础自动化级，主要完成生产过程的数据采集和初步处理、数据显示和记录，生产操作，执行对生产过程的连续调节控制和逻辑顺序控制。共配置了15台控制站（DPU），9台以SUN工作站为硬件平台的操作员站（其中2台兼作工程师站，用于系统组态及软件维护，1台带有37(大屏幕显示器)，配置了5台打印机和1台硬拷贝机（分别用于报警信息打印和画面硬拷贝打印），以及高速数据通信总线（WesnetPlus）等。每个DPU控制站硬件按冗余方式配置，包括冗余的IntelCPU、分布式数据存储器、通信控制器、电源，以及非

5、冗余的I/O模件（可带电插拔），输入接线端子（Half-Shell），输出继电器等；软件包括DPU系统固化支持程序，分布式数据库程序等。每个操作员站硬件包括冗余的分布式数据存储器、通信控制器，以及非冗余的RISCCPU、20(CRT显示器（带触摸屏功能）、电源、硬盘、鼠标、工程师键盘、操作员键盘等；软件包括工程师/操作员系统支持程序，Unix操作系统。操作站之间可互为备用。高速数据通信总线（WesnetPlus）通信方式为按时间分片进行数据广播的方式，通信介质室内部分采用同轴电缆，室外部分采用光纤。采用以太网进行文件传输，并与其它系统之间通信留有接口。第二级为过程控

6、制级，主要完成生产过程数据设定、操作指导、作业管理、控制计算、数据处理及存储。过程控制级共配置了4台SUN工作站，用于高炉生产过程数据设定、操作指导、作业管理、控制计算、数据处理及存储；配置了2台打印机和1台硬拷贝机（分别用于报表信息打印和画面硬拷贝打印）；配置了2台PC终端机，通过调制－解调（Modem）方式，实现与高炉原燃料供应系统（原料场）的数据通信。控制系统中各单元通过高速数据总线WesnetPlus和以太网进行通信。采用不间断电源装置（UPS）供电，停电保持时间不小于30分钟。控制系统结构及设置场所图略可向作者索取。控制系统设备按不同的控制对象，设置在相应

7、的电气室或控制室中，个别远程I/O设置在现场。四、主要控制功能在分配15台分布式控制站（DPU）的控制功能时，我们打破了传统按电气－仪表专业分工的界限，按照高炉各个工艺组成单元进行分配。各个DPU主要控制功能如下：1、进行矿石储备及输送系统设备运行状态、称重数据采集和初步处理；矿石给料机、振动筛、称量料斗闸门、矿石输送皮带机、转换溜槽等设备的顺序运转控制；矿石称量方式控制；称量料斗排料顺序控制；矿石输送皮带机上原料模拟跟踪控制；称量料批管理；设备故障报警处理等。2、进行焦炭储备及输送系统设备运行状态、称重和水分数据采集和初步处理；焦炭振动筛、焦炭输送皮带机、转换